DE1671760A1

DE1671760A1 - Batterie

Info

Publication number: DE1671760A1
Application number: DE19671671760
Authority: DE
Inventors: Kummer Joseph T; Neill Weber
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1966-09-28
Filing date: 1967-09-01
Publication date: 1971-10-14
Also published as: US3413150A; DE1671760B2; BE704334A; JPS4739059B1; GB1198284A; DE1671760C3

Description

DR. A. KÖHLER . M. SCHROEDER '671760

PATENTANWÄLTE
8 MÖNCHEN 13 ■ FRANZ-JOSEPH-STO. 48

FK - 19H

Porti-Werke Aktiengesellschaft, Köln-Deutz

Die Erfindung betrifft eine neue Sekundärbatterie oder wieder- ™ aufladbare Batterie bzw» Lagerbatterie, die aus einer Mehrzahl elektrischjverlmndener Zellen besteht, sowie deren Zusammensetzung, Aufbau und Betileb«

Die Zellen der vorliegenden Batterie sind dadurch gekennzeichnet, daß ale als Anodenreaktionspartner ein geschmolzenes Alkalimetall und als kathodischen Reaktionspartner einen Elektrolyten in Berührung lalt und an gegenüberstehenden Selten einer festen Halbzellentrennsohicht, die deja Anodenreaktionspartner und dessen anodiache Halbsellenumsetsungen τοη dam Elektrolyten al8 kathodischen Reaktionspartner ugjtfUdeaaen kathodisehen Halbzellenreaktionen trennt, besitzen, und-eine».festen Bltktre— lyten aufweisen, der selektiv ionisch leitend hinsichtlich Aar Kationen des Alkalinetall«θ, falls ein Unterschied des elektrisehen Potentiale zwischen dem Anodenreaktionspartner und einer Kathode in Berührung mit dem Elektrolyten als kathodisch« Reaktionapartner angelegt wird, ist. Bein Betrieb dieaer Batterie werden deren Zellen bei einer Temperatur gehalten, dl« ausreicht, uopowohl den Anodenreaktionspartner als auch den

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Elektrolyten ale Kathodenreaktionspartner in geschmolzenen Zustand im halten. Der Elektrolyt al» kathodischer Reactionspartner iet elektrochemisch umkehrbar reaktionsfähig mit den Kationen des Alkalisetalls·

Bei einer bevorzugten Aueführungsfora dieser Batterie, besteht der Anodenreaktionspartner aus geschmolzenem Hatriiua, der

P Elektrolyt al* kathodischer Reaktionepartner aus geschmolzene« Schwefel und einem ionisch leitenden Material, welches, zumindest nach. Beginn des Zellbetriebes, zumindest teilweise aus Na-fcriuaionen be3teht_t und der feste Elektrolyt, der dazwischen liegt, besteht aus einer kristallinen Struktur, die ein Kristallgitter bildet, wovon mindsatens der größere Gewichtsanteil aus Zonen von Aluminium und Sauerstoff in Kristallgitterbindung besteht, sowie aus Natriumioneii, die bezüglich des Kristallgitters unter Einfluß eines elektrisehen Feldes wandern. Zur

. Vermeidung unnötiger Wiederholungen In der Beschreibung wird

diese Ausführuxigsforia nachfolgend apaziall bei der Beschreibung und Erläuterung der vorliegenden Erfindung angewandt.

Die erfindungegeaiBße Sekundärbatterie oder iagerbatterie besteht aus der Komoin&fcion eines Batteriegehäuses, mindestens einer anodischen Halbzelleneinheit innerhalb dieses Gehäuses, die eine Anode/jreafctionspartnerkammer bildet, wovon mindestens ein Teil durch eine kationisch»! eitende kristalline Struktur begrenzt ist, einem ^eschaolzenen Alkalinetall innerhalb der Anodenreaktionapartnerkaiomer, einem sich von der Anodenreaktions-

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partnerkammer erstreckenden und In Berührung mit dem geschmolzenen Alkalimetall stehenden Leiter, einer kathodischen Halbeelleneinheit innerhalb des Gehäuse«, wovon mindestens ein feil durch die kristalline Struktur begrenzt 1st, einer Kathode innerhalb, der kathodiechen Helbeelleneinheit im Abstand von der kristallinen Struktur, eines innerhalb der kathodieehen Balbselleneinheit befindlichen, in elektrischem Kontakt mit der Kathode und die elektrische Verbindung zwischen Kathode und einer Oberfläche der kristallinen Struktur ergebenden elektrisch leitenden faserigen Material, das in Berührung mit einem Elektrolyten als kathodischein Reaktionspartner steht, welcher elektrochemisch umkehrbar reaktionsfähig mit dem Alkalimetall ist, sowie aus Temperaturregeleinrichtungen, um das Alkalimetall und den Elektrolyten als kathodischen Reaktionspartner la flüssigen Zustand asu halten, -«eobei die kristalline Struktur die einsige Einrichtung zur Reaktionspartner^ttbertragung zwischen der Anodenreaktionspartnerkammer und der kathodischen Halbeelleneinheit darstellt und selektiv ionisch leitend hinsichtlich der Kationen des Alkalimetalls bei Anlegung einer Differens des elektrischen Potentiale Ewisfhen dem Alkalimetall und der Kathode ist und praktisch undurchlässig für das Alkalimetall und für Anlonen des Elektrolyten als kathodiscken Reaktlonspartners ist und im wesentlichen au«? einen Kristallgitter besteht, wovon mindeeten» ein gröOeper Gewichtsteil aus Ionen von Aluminium und Ionen von Sauerstoff in Kristallgitterbindung sowie aus Alkabeeteht, velche bezüglich des Kristallgitters

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- 4 unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von beispielhaften AuefOhrungeformen dieser Batterie, ihres Aufbaue und ihres Betriebes beschrieben« wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, worin

Pig. 1 die perspektivische Ansicht einer Gestaltungsform der Batterie der Erfindung, wobei Teile des äußeren Gehäuses und innere Bestandteile entfernt sind , um diese und weitere innere Bestandteile, deren Anordnung, Aufbau und Funktion zu zeigen,

Pig. 2 eine schematische Seitansicht, teilweise im Schnitt einer unterschiedlichen Ausführungsform des Anodenreaktionspartneibehältere und des Zufuhrsystems der Batterie gemäß Pig.1 und

Pig.3 eine schematische Ansicht einer Ausführungeform der Temperaturregeleinrichtung, die tavbl Betrieb der erfindungsgemäßen Batterien verwendet werdea. kai»r.,
zeigen.

Entsprechend Pig, 1 besteht die Batterie 10 aus einem äußeren Metallgehäuse 11 mit eimern sich nach auswärts erstreckenden Flansch 11-1 und einem ObenabachluQ durch eine Metalldeckplatte 13. Die Deckplatte 13 ist am Flansch 11-1 durch eine Mehrzahl von Bolzen- oder Schraubanordnungen 15 befestigt. Zwischen der Deckplatte 13 und doa Flansch 11.-1 befindet sich ein Dichtungsbauteil 17, beispielsweise eine Asbestdichtung·

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Dichtung dient auch als Polsterung zwischen der Metalldeokplatte und dem Gehäuse.

Sa« Gehäuse 11 und der obere AbechluB bilden eine Kammer 19« Im oberen Teil der Kammer 19 befindet sich ein oder mehrere Behälter 21, die als Anodenreaktionepartner geschmolzenes Alkalimetall 23, beispielsweise geschmolzenes Natrium enthalten. Der Behälter 21 besteht aus einem praktisch geschlossenen Gefäß mit einem Oberteil 25. Der Behälter 21 hat EinlaßTrorriohtungen, nicht geseigt, durch den Deckel 251 die in Flüssigkeit sver bindung mit einer Öffnung in der Deckplatte 13 gebracht werden können, die außen durch Einlaßeinrichtungen 27» die durch die Schraube 29 und die Nut 31 geschlossen geneigt sind, engedeutet ist. Der Bolzen 29 steht in Berührung mit dem Anodenreaktionspartner im Behälter 31 und dient als der negatire Leiter τοη der Batterie 10. Der Bolzen 29 ist gegenüber der Deckplatte 13 elektrisch isoliert.

Sich nach unten erstreckend und in flüssiger Verbindung mit dem Behälter 21 stehend befindet sich eine Mehrzahl von polykristallinen, kationisch leitenden Rohren 33, in die das geschmolzene Natrium aus dem Behälter 21 fließt. An sich gegenüberstehenden Seiten der Reihen der Rohre 33 angebracht befinden sich geeignete,leitende faserige Bögen 35, beispielsweise ein carbonieierter Pilz oder Tuch, welche mit dem Elektrolyten als kathodisohen Reaktionspartner, beispielsweise einer ionisierten Kombination τοη Natrium und Schwefel, wie

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zum Beispiel geschmolzenem Ha₂Sc* «i* Graphitpulver Imprägniertem Schwefel, oder Schwefel allein, imprägniert 1st, so daß die leitenden faserigen Bögen eine ausreichende Leitfähigkeit ewieohen den Rohren 35 und der Primärkathode ergeben, -um den Betrieb der Zelle einzuleiten. Zwischen den inneren Paaren von faserigen Bögen 35 befinden sich Metallplatten 37, die in elektrischer Verbindung »it den Gehäuse 11 stehen· Die Hatten 37 stellen «usaaeen mit des Gehäuse 11 die Kathoden der Batterie dar. Selbstverständlich kann das Gehäuse 11 aus einem geeigneten !lichtleiter geformt sein. Die Hatten 37 können mit den Rohren 33 und dem dazwischen liegenden Elektrolyten als kathodisohen Reaktionspartner auf verschiedene Weise angeordnet sein. Die Einzelzellen, die eine Mehrzahl von Rohren 33 enthalten können, kSnnen elektrisch parallel und/oder in Reihe geschaltet ββί.η. Der Bolzen oder die Schraube 39, d.h. der positive Leiter dar Batterie, steht in elektrischer Verbindung mit dem Gehäuse 1f.

Venn die Leiter 29 und 39 durch ein leitendes Material elektrisch verbunden werden, bildet sich ein elektrischer Strömkreis, der dieses leitende Material« den Leiter 29, den Anodenreaktlonspartner 23, die kationisch, leitenden Rohre 33, den Elektrolyten als kathodischen Reaktionspartner, womit die faserigen Bögen 35 imprägniert Bind, die faserigen Bögen 35t die Kathodenplatten 37 und den Leiter 39 enthält. Beim Entladen gibt der Anodenreaktionspartner 23» d.h. das geschmolzene Natrium im Behälter 21 und den Rohren 33, Elektronen an den äußeren Stromkreis über Lel~»usg 29 ab, wodurch

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sich Hatriuuionen bilden» die von dem Schwefel des Elektrolyten eis kathodlschen Reaktionspartners angesogen werden und durch die selektiv kationisch leitenden Bohre 33 gehen. Der im imprägnierten Zustand in den faserigen Bögen 35 vorliegende Schwefel niasnt die Elektronen aus dem äußeren Kreis über Leitung 39 auf und bildet Schwefelionen» die wiederum latriuBionen aus der Anodenhalbselle anziehen· Im Ladekrels ermöglicht die kationisch leitende Sperrschicht» d.h. die , Bohre 35» die selektive Bückkehr der Hatriumionen aus dem Elektrolyten als kathodischen Reaktionspartner durch die Trennschicht In den Inodenbehfilter, wenn ein elektrischer Strom durch die Zelle euat Wiederaufladen geführt wird. Die hler angewandten Xrenssehichten sind praktisch undurchlässig für die Iteaktionepartner» wenn diese in Form von Elementen, "erbindungen oder inionen vorliegen.

Die hler durch die Rohre 33 gebildete kationisch leitende Trennschicht ceter feste Elektrolyt besteht» wie vorstehend I ausgeführt, aus einer polykristallinen Struktur mit einem Kristallgitter« wovon mindestens der gröösre Gewichtsteil aus Aluainiumionen und Sauerstoffionen in Kristallgitterbindung sowie aus Hkaliratallionen besteht» welche bezüglich dieses Gitters wandern» falls ein Unterschied des elektrischen Potentials an antgegengesetzten Selten desselben auftritt.

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Bei einer Ausfuhrungeform bestehen die Trennachichten oder -lörper aus polykristallinen Birnetalloxyden, die ein Metallgitter bilden, das im wesentlichen aus Ionen von Aluminium und Ionen τοη Sauerstoff in Xristallgltterbindung besteht* Die Materialien» die sich unter Bildung der kristallinen Struktur vereinigen, können lediglich aus Aluminiumoxyd und Natriumoxyd in geeigneten Verhältnissen bestehen· Bin typisches Pulvergemisch enthielt Tor der Sinterung P etwa 7 bis 10 3ev.~£ Ba₂O, Rest praktisch Al₂O₅.

Bei einer bevorzugten AuofUhrungsform bestehen die Trennachichten oder -Körper aus polykristallinen Mehrmetalloxyden, die aus einem größeren Gewichtsanteil τοη Ionen des Aluminiums und Sauerstoffe und einem kleineren Gewichteanteil an Metallionen mit einer Wertigkeit nicht größer οίε 2 in dieser Iriatallgi t fcerbindung bestehen. Das Metall mit einer Wertigkeit nicht gr'iBer als 2 bseteht vorteilhafter/weise aus Lithium, . Magnesium e-lar einer Kombination hiervon· Die s.B» durch die Bezugsalfftir 33 in der Fig» 1 dargestellten Rohre lassen sicla. z.B. entsprechend einer Aueftihrungaform nach folgendem Verfahren herstellen:

1.) SS&tliche Auagangematerialien wurden vor der Verwendung

2») In gepiiivfrter Form wurden ITa₂CO^, IdHO₅ und AIgO* in «la Gefäß gebracht und mechanisch während 30 Minuten

3.) Das iT&aiseh mirde auf 1250 ⁰C während einer Stunde 4.) Das crhaltowa Pulyor wurde mit einem Wachsbinder ver-

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mischt und in eine Kautschukform (Polyurethankautschuk) gesiebt, In die ein praktisch sylindrischer Stahlkern eingesetBt wurde, der al· Kern für diese Form diente.

Das PuTrer wurde in der Form gepackt. 5·) Pulrer und Form wurden dann isostatisch bei etwa 6330

kg/cm² (90 000 p.svi.) gepreßt. 6.) Porm und Kern wurden abgenommen und das erhaltene Rohr langsam auf etwa 550 "C sur Entfernung des Wachsbindere

erhitst.
?.) Die Rohre wurden in einen*, elektrischen Ofen in Gegenwart eines Pulvers der gleichen Zusammensetzung bei etwa 1460 ⁰C während etwa 2 Stunden gesintert.

Sine typische Zusammensetzung des Pulvergemisches, gemessen Tor der Sinterung, enthielt etwa 0,99 Gew.-# BI₂ ⁰» 9,99 Gew.-^ Ha₉O, Rest AIgO*_n Sine typische Zusammensetzung des PulTergemisohes mit Ifagnesium enthielt etwa 2,5 Gew.-£ NgO, 9*0 Gew.-£ Ha^O, Rest Al₂O₅.

Beispiele tVbe polykristalline Mehxmetalloxyde sind solche, die einen größeren Gewichteanteil an Aluminiumoxyd, wobei der Rest aus einem größeren Anteil Natriumoxid und einem kleineren Anteil eine« Oxydes eines Metalle β mit einer nicht ■ehr al« 2 betragenen Wertigkeit besteht, enthalten wobei der Aluminiumoxy4bestandtell mehr als 80 Oew.·^ des Elektrolyten betrKgt und im restlichen Anteil desselben das GewichtorerhRltnia von Hatriumoxyd su dem Oxyd eines Metalles

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mit einer nicht größeren Wertigkeit als 2 mindestens 2 su 1 betriet· Bevorsugt eind Xrlstallstrukturen aue einem größeren Oewichtsanteil Aluminiumoxyd und einer Restmenge, die im wesentlichen aus einem größeren Gewichtoanteil Natriumoxid und einem kleineren Oewichteanteil Magneelumoxyd oder Lithiumoxyd besteht, die durch Erhitzen der Bestandteile auf Kristallbildungetemperatur gebildet wurden, wobei das

P Aluminiumoxyd mehr ale 80 öev.-#, insbesondere mehr als 85 Gew·-^ der Struktur, das Hatriumoxyd mehr als etwa 60 Oew·«^ des Restes und das Magnesiumoxid oder Mthluaoxyd mehr als etwa 1 G«w.-56 des Restes, instesondere 1 bis 4 Gew·-^ das Restes betragen« Beispiele für weitere Terwendbare Metalloxyde eines Metalles mit einer Wertigkeit nicht mehr als 2 sind Iftckeloxyd, Zinkoxid und EobaltO2cyd. Bevorzugt erfolgt die Terpressung des Körpers bei einem Druck oberhalb von 700 kg/cm*' und die Sinterung bei einer Xempe»

. ratur von oberhalb 1000 "C. Sehr günstige Körper werden bei einem Druck oberhalb etwa 7000 kg/cm und bei einer Temperatur oberhalb 1700 Ό bei der Sinterung erhalten.

Weitere Beispiele für polycristalline Trenne chi ent en sind kristalline Strukturen aus etw mindestens 84 Mol-£ Ionen τοπ Aluminium und Sauerstoff, wobei der Rest aus einem Oxyd eines «weiten Metalles besteht» die durch Erhitzen auf Krietallbildungstemperatur erhalten wurden« Bovoreugte Kristallstrukturen bestehen aus etwa 38 bis etwa 92 Mol-£ eines Alu-

ittiniumorydB und entsprechend etwa 12 bis etwa 8 Mol-jG eines Natriumoxyde.

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Wesentlich für die Sperrschicht let, deS eta aue einer größeren Oewichtsmenge an Ionen des Aluminium« und Sauerstoffs und einer Kleineren Menge an einem oder mehreren Metalloxyden mit einer Wertigkeit nicht oberhalb τοη 2 beateht und Ionen eines Alkalimetalle, beispielsweise Natrium, Kalium oder Lithium beateht , die bei Anlegen eines elektrischen Potentiale gegenüber dem Kristallgitter mir Wanderung kommen.

Die Metallplatton 37 und das Uehäuse 11 sind vorzugsweise aus Aluminium oder einer geeigneten Legierung desselben gebildet, wobei dia Oberflächen, welche dem Elektrolyten als kathodischen Reaktlonspartner ausgesetzt sind, mit einem geeigneten Metall oder einer derartigen legierung ausgekleidet oder überzogen sind. Der überzug muB physikalisch und chemisch beständig gegenüber Angriff dmrch den Elektrolyten sein und besteht beispielsweise aus Chrem_e Titan, Chromel und dergl. Derartige überzüge oder Abdeckungen können nach an aich bekannten Verfahren herstellt werden, beispielsweise durch Slektroplatleren, Austragung und Zeraetraag von Metallsalzen, V&kuumabscheldung und dergl»

Die faserigen Bögen 35 halten den ale kathoSisehen Beaktlonspartner dienenden Blektroljten und dienen ®3.s Stromsammler für die Hatten 37 und argebss einen großen Oberflächenbereich 3© Voluneneinheit, Iterariige r^teriaSien j^öimoiii aus Graphit oder Kohlenstoffcbbtu he^gsetöllt wer^oji, fie mi 3H!chem_/ Pilzen und dergl. gewebt ö%*t v<»rar"h«it3'fc wöj?d<3** "Ββ,ίβρίθΐβ für

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derartige Materialien sind in der ÜS-Batentschrift 3 214 647 beschrieben. *

Der Metallbehälter 21 nuß aus einen Metall oder aue einer Legierung gefertigt «ein, welohes den Angriff durch geschnoleenee Jatriua widersteht, beispielsweise Chronel. falls eine direkte Dichtung nit den Trennechiohtrohren angewandt wird« eollte nindestens derjenige Teil des Gefäßes, der das Bohr berührt, einen Ausdehnungskoefflsienten in der Nähe desjenigen dee Rohres besitzen, wie ee β·Β. bei Hiob der Fall ist« Bei anderen Auafuhrungeforaen kann diese Art der direkten Dichtung Termleden werden·

Xn Fig. 2 ist eine weitere AusfUhrungeforn der Anodenreaktlonepartnerbehlilteranordnung geeeigt. Bei dieser Aueftihrungäforn hat eine Reihe τοη Rohren 153 dieselbe Punktion wie die Rohre 35 der Fig. 1. Die Rohre 153 stehen in FlüssigkeitsTerblndung nit einen Yerteiler 135· Die Rohre 155 und der Verteiler 155 sind aus den gleichen Material wie die Rohre 55 der Fig. 1 gefertigt· An den Vorteiler 155 sind die Rchre 155 mittels ulas&lchtungen 157 angebracht. Ί>9Χ Verteiler 135 hat eine untere Platte 135-1 und eine obere Hatte 155*2» die aneinander durch fflasdlchtungen 159 gedichtet sind und eine Kammer 141 bilden. Die Kammer 141 dient als kleiner Behältor but unmittelbaren Zuführung des Anodenreaktlonspartners sn die Rohre 133 und enthält eine Metallanode 142» die durch eine Öffnung 135-3 In den Verteiler 135 auetritt. Die Öffnung

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135-3 1st mittels einer Glaedichtung 143 abgedichtet. Die lammer 141 des Verteilers 135 steht in Flüsslgkeitsverbindung mit einem Rohr 145· Rohr 145 und Verteiler 135 sind mittels der Qlasdlohtung 147 verbunden. Bas Rohr 145 steht in Flüssigkeitsverbindung mit dem Hauptbehälter 175· Das Rohr 145 hat einen, sloh nach auswärts erstreckenden Flansch 145-1 am oberen Ende, der einem entsprechenden Flansch 173-1 am unteren Ende des Rohres 173 gegenübersteht. Zwischen den "

Flanschen 145-1 und 173-1 angebracht liegt ein metallischer O-Ring 149· Die Flansche 145-1 und 173-1 werden «wischen nammereinrichtungen 151 und 153 gehalten, die sum Anpressen der Flansche 145-1 und 173-1 auf den O-Ring 149 angezogen werden kennen. Eine Kehrsahl solcher Behälter wie 175 können sur eineeinen Speisung einer Mehrzahl von solchen Verteilern wie 135 angewandt werden. Falls die durch die Verteiler zn speisenden Zellen parallel geschaltet sind, kann^vein solcher Behälter wie 175 sur Speisung einer Mehrzahl von Verteilern, ( die die Rohre einer Mehrzahl von Zellen versorgen, verwendet werden· Venn der Anodenleiter in der Verteilung 135 angebracht ist und der Hauptbehälter davon in einem Abstand angebracht 1st und lediglieh durch eine sehr kleine Leitung verbunden ist, kann der Anodenreaktionspartner im Behälter 175 bei einer weitjoledrlgeren Xemperatur gehalten werden, als sie in der Reaktionseone angewandt wird, beispielsweise 100 ⁰C, während die !temperatur des ffatriums im Verteiler und in den Rohren bei «tv» 3CO «C gehalten wird. Ia der Fig. 2 ist auch ei» Ventil 155 gezeigt. Bas Ventil 155 stellt eine Einrichtung zum

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Abschließen der Zufuhr dee Anodenreaktionspartners su dem Verteiler dar, venn die Zelle nicht in Betrieb ist oder beschädigt wurde. Bas Ventil 155 kann aus einem springfederbedienten, hermetisch abgeschlossenen Solonoidtypventil bestehen, welches elektrisch mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist und betätigt wird, wenn die Spannung des äußeren Kreises unterhalb eines bestimmten Wertes abfällt·

Sie Xemperaturregelung der Batterie kann durch eine Vielzahl -von Maßnahmen bewirkt werden. Bei einer Ausführungsfora kann ein Seil der Enargieabgabe der Batterie su dieser Funktion eingesetst werden· Eine derartige Ausführungsfora ist In Mg. 3 dargestellt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Aus» führungeform ist ein Teil des Batte^iegehäuses 200 weggeschnitten, um einen Temperaturprobenehmer 201, der inner-

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halb der Batterie angebracht ist» su Beigen. Die Sonde 201 steht in thermischer Verbindung mit einem Bimetallschalt-•ss 205-1 eines Behälters 205 über einen Leiter 203« Dar Schaltern 205-1 1st elektrisch mit der negatiTen Endstelle der Batterie über den Leiter 207 verbunden und 1st rorein-

gestellt, um eine offen· Stellung über einen bestimmten Bttriebsttmperaturbereich elnaunehmen. Venn dl· Temperatur der Seile unterhalb eine· bestimmten Vertea fallt, bewegt eich der Schaltarm 205-1 sn dem lontakt 209 vm& schließt einen Eelsetromkrei·» der den Leiter 211 und eine Wideretandeheisoinrichtung 213 enthalt· Venn die femperatur bis su eines bestimmten Vert gestiegen 1st« wird der Kontakt

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unterbrochen und der Kreis geöffnet. Wenn die Temperatur der Zelle oberhalb eines bestissten Wertes steigt» beispielsweise wenn eine starke Abnahse von elektrischer Bnsrgle Ton der Batterie erforderlich ist, bewegt sJ,oh der flchwingars 205-1 au des Kontakt 215 und «ohllett einen Kfihlstroskreis, der einen Leiter 21? und Kühleinrlohtungen, hler beiepieleweise durch ein Gebläse 219 dargestellt, usfsJt· Sea Gehäuse 200 hat nicht gezeigte Einlafl- und tumT afaf nrlchtnngenj f die eich Offnen» us den £uroh&ang ton luft 'durch Wärmeanstausohgänge innerhalb des Gehäuses 200 beim Betrieb des Oebläses 219 au erlauben, und sloh sohlieden, wenn die Temperatur der Seile unterhalb eines bestimmten Wertes abfUlt, wodurch der Schalters 215-1 sloh von des Kontakt 215 wegbewegt und der KUhlstreskreis unterbrochen wird.

Xn einer spesiellen Auebildungsform besteht somit die Seknndärbatterle oder lagtrbattarle aus einer Kombination eine· λ Bfttteriegehiusds, einer innerhalb des Oehluses befinAlieaem anodlsohen Balbselleneinbelt aus einer Mahrsahl ton kationisch leitenden rohrfSralgen Bauteilen in HüesigkeitSTerbindung mit einem geseinsasen Behälter, eines geschmolzenen AlkallsetaHes innerhalb der anodlsohen Halbeelleneinheit und Innerhalb der rohrförmigen Bauteile derselben, eines Leiter» in elektrischen Kontakt sit des geschlosenen Alkallsetall, einer kathodischen Halbsellenalnaeit innerhalb des OehäuseSf τοη der mindestens ein !fell durch die Außenseite der rohrförmigen Bauteile begrenzt ist, einer Kathode isnerr

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halb der kathodischen Halbzelleneinhelt im Abstand von der anodischen Halbeellenwand, eines elektrisch leitenden faserigen Materials innerhalb der kathodisch« Halbzelleneinheit in elektrischem Kontakt mit der Kathode und -die elektrische Verbindung zwischen der Kathode und den äußeren Oberflächen der rohrförmigen Bauteile herstellend und in Berührung mit einem Elektrolyten als kathodischon Reaktionsteilnehmer, der elektrochemisch umkehrbar.reaktionsfähig mit dem Alkalimetall ist, und Tempäraturregelungaeinrlchtungen, um den Anodenreaktionsteilnehmer und den Elektrolyten als kathodischen Reaktionspartner la flüssigen Zustand und innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches au halten, wenn dl· Batterie entladen wird, wobei die rohrförmigen Bauteils im wesentlichen aus einem festen Elektrolyten bestehen, der se* lektiT ionisch leitend hinsichtlich der Kationen des Alkalimetalle ist» wenn ein Unterschied des elektrischen Potentiale zwischen dem Alkalimetall und der Kathode auftritt, praktisch undurchlässig für das Alkalimetall und für Anlonen des als kathodiechen Reaktlonspartaer dienenden Elektrolyten 1st und Im wesentlichen aus einem Kristallgitter besteht, welches zumindest aus einem größeren Gewichteanteil von tönen des Aluminiums und Ionen de« Sauerstoffs In Krlstallgitterbindung, sowie aus Alkallaetalllonen, welche bezüglich des Kristallgitters unter Einfluß eir.es elektrischen Feldes wandern, "besteht. Bevorzugt wird dabei das Alkallmetall in dem geaeinnaasen Behälter bei eine*? Temperatur um mindestens 100 ⁸C unterhalb der Temperatur des Alkalimetalls innerhalb der rohr-

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-17-förmlgen Bauteile gehalten, wenn die Batterie in Betrieb 1st«

Die Erfindung wurde im vorstehenden anhand bevorsugter Aua-

beeohrieben, ohne daß sie darauf baschränlrt

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Claims

Lagerbatterie(IO) gekennzeichnet durch dl· Kombination eines Batteriegehttuete (11 )_f mindestens einer anodieohen Halbeelleneinheit innerhalb dee Gehäuses, die eine AnodenreaktlonspartnerkiaBmer (21) bildet, wovon mlndeetene ein IeIl dnroh eine kationisch leitende, kristallin* Struktur (33) be* grenjit let, eines geschaolBenen llkmliaetmlle* (23) innerhalb der Anodenreaktionapartnerkaeeer (21), «Ines Leiter (29), der sich aue der Anodenrealctlonepartner^weer (21) erstreckt und la Berührung !Bit de» geaohiioleeaen Alkalimetall (23) et ent, einer kathodlachen Hai beeil eneinheit Innerhalb des Genftiuiee, woTon mindeetene ein Teil durch die kristalline Struktur (33) begrenzt let, einer Kathode (37) Innerhalb der der kathodischen Halbeelleneinheit ie Abstand τοη der kristallinen Struktur (33), eines elektrisch leitenden Fasexnaterials (35) innerhalb der Sathodenhalbitellenainheit in elektrischer Berührung mit der Kathode und die elektrisohe Terbindung nrlschen der Kathode und einer Oberfläche der kristallinen Struktur herstellend und la Berührung mit einem als kathodischen Reaktionepartner dienenden Hektrolyten, der elektrochemisoh umkehrbar reaktionsfähig mit des» Alkalimetall ist, und lemperaturregeleinrlcLtungen (Fig.3), um das ilkaliiaetal.l und den den kathodisehen Roaktionspariiner dcrctallanden filektralyten la flüeei.gen Zustand zu tialten, ve bei die kristalline Struktur (33) das β Ins Ige Kittel »ur Heak^ionspartnarttber^ragung awischon der

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Anodenreaktionspartnerkammer> und der kathodisohen HaIbleUen^elnhelt darstellt und selektir loniaoh leitend hinsichtlich der Kationen des Alkalimetalle«, nenn ein Unterschied des elektrischen Potentiale «wischen Alkali« metall und Kathode auftritt, ist und praktisch undurchlässig für das Alkalimetall und fur Anionen des al« kathodisohen Reaktionspartner dienenden Äektrolyten ist und im wesentlichen aus einem Kristallgitter aufgebaut ist, bei dem mindestens der grOBere Gewiohtsanteil aas Ionen des Aluminiums und Ionen des Sauerstoffe in Sri«· stallgltterbindung sowie aus Alkelimetallionen, weiche bezüglich des Kristallgitters unter Binfluß eines elektrischen Peldes wandern, aufgebaut 1st·
2.) Batterie naoh Anspruch 1.dadurch gekennzeichnet» daS die kristalline Struktur (35) im wesentlichen aus Ionen τοπ Aluminium und Sauerstoff in Krlstallgltterbindung und Alkalimetallionen, die besttglieh des Kristallgitters wandern, wenn ein Unterschied des elektrischen Potential· au entgegengesetsten Selten der Struktur angelegt wird, besteht«
3·) Batterie naoh Anspruch 2, »dadurch gekennselehnet. ftaJ das Alkalimetall aus Vatrlum und der den kathodlsehen Reaktionspartner darstellende Elektrolyt aus Schwefel-Ionen und Vatrluaionen besteht·

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4«) Batterie nach Anspruch 1«dadurch gekenngelchnet« defl die Krlstallgitterstruktur im wesentlichen aus tinea Kristallgitter besteht, welches in wesentlichen aus einea gxüBBTem. uewichtaanteil von Aluainiualonan und Sauerstoff ionen und einen kleineren Gewichteanteil ton Ionen eines Metalles alt einer Vertigfceit nicht grater als 2 in Irietallgitterbinduiig und aus JOkaliaetallionen, die bezüglich rtoe Xristallglttexw wandern, wenn ein unterschied des elektrischen Potentiale an entgegengesetzten Seiten der Struktur angelegt wird, aufgetaut ist· *
5.) Batterie nach Anspruch 4.dadurch itelainnjielohnet» dal das Metall alt einer Wertigkeit nicht größer als 2 sas Lithium oder Magnesium, das Alkallaetall aus Vatriua und der den kathodlsohan Reaktionspartner darstellende Elektrolyt aus Hatriualonen und Sohwefelionen besteht«
6.) Lagerbatterie insbesondere nach Anspruch 1^ gekennselohnet durch dl« loeainetion ein·« Batterlegehftuses (11), einer anodlsohen Halbsellenelnbtlt In&erhalb des OehBuses alt einer Mehrzahl ^Jron kationisch leitenden rohrförmigen Bauteilen (33, 133) in Flttssigkeiterrerblnduiig mit pipem geaeinsanexi BebUlter oder Reservoir (25,141), einer geeobrooleenen iU.kaliaetalles (23) innerhalb der ßnodisoben Halbsolleneinhelt und innerhalb der rohrförcig©2i Bauteile (5?, 133), eine« Leiter» (29) in elektri-

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schein KontoTct mit dem geechmolisancn Alkalimetall (23), einer ieathodisshen Halbzellaneinheit innerhalb dee Gehäuses, wovon mindestens ein Teil durch daa äußere der rohrförmigen Bauteile (33,133) begrenzt wird» einer Kathode (37) innerhalb der kathodischen Halbzelleneinheit la Abstand von der anodischen Halbssellenwand, eines elektrisch leitenden innerhalb der Xäthodenhalbeelle&olnhelt befindlichen, in elektrischem Eontakt alt der Kathode stehenden und die elektrische Verbindung zwischen der Kathode und den äuderen Oberflächen der rohrförmigen Bauteile (33,133) ergebenden faserigen Materials (55) in Berührung mit einem den kathodischen Reaktlonspartner darstellenden Elektrolyten, der elektrochemisch umkehrbar reaktionsfähig mit dem Alkalimetall (23) iat und Temperaturregeleinrichtungen (Fig.3) um das als AnodexLre&ktionspartner dienende Alkalimetall und. den dsn kathodischen Reaktionspärtner darstellenden Elektrolyten im flüssigen Zustand und innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches bei Entladung der Batterie »u halten, wobei die rohrförmigen Bauteile (33,133) im wesentlichen aus einem festen Elektrolyten bestehen, welcher selektiv ionisch leitend hinsichtlich der Kationen des Alkalimetalls, falls eine Differenz des elektrischen Potentiale «wischen dem Alkallmetall und der Kathode ausgebildet wird, 1st und im wesentlichen undurchlässig für das Alkalimetall und für Anionen des den kathodiochea Reaktionspartner darstellenden Elektrolyten ist und im wesentlichen aus einem Kristallgitter besteht,

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welches aus mindestens einem größeren Gewichtsanteil γόη Aluminiumionen und Saueratoffionen in Kristallgitterbindung sowie aus Alkalimetall ionen, welche bezüglich des Kristallgitters unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, aufgebaut 1st.
7·) Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekenngaichnet. d«8 ^ das Alkalinetall (25) innerhalb des gemeinsamen BehÄltore (25)142) bei einer Temperatur um mindestens 100 ⁰C unterhalb der Temperatur des Alkalimetalle innerhalb der rohrförmigen Bauteile (33,133), wenn die Batterie in Betrieb ist, gehalten wird.
8.) Batterie nach Anspruch 1 bis 7 gekennzeichnet durch eine Temperaturregelungseinrichtung aue einer Temperatursonde (201), die mit einem Schaltare (205-1) Terbunden ist, durch den entweder ein Heizstromkreis aue Leiter (211) * und Viderstandserhitser (213) oder ein KOhlstromkreis aus Leiter 217 und Kühleinrichtung (219) bedient wird.

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